(57)【要約】【課題】  自然地山を改良あるいは補強する際に、地山の表層部分を水平にならし掘削してアンカー部材を打ち込んで緊張することで、容易に地盤を改良することができる地盤補強工法を提供することである。【解決手段】  表層部分を水平にならし掘削して、その上に多層の盛土層４と、各盛土層間に介装され、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな網状又は格子状の補強材５と、最上の盛土層上に配設する高剛性の上盤３とを配設して補強土躯体を造成後に、該上盤３と前記補強材５と前記盛土層４と、該盛土層下部の堆積層２１を貫通して支持地盤２２に達するアンカー部材６を設け、前記アンカー部材を緊張させることで、前記盛土層だけでなく前記堆積層にも圧縮力を作用させて、前記補強土躯体よりも拡大した荷重導入補強土基礎を構成して地盤を補強する構成とした。【選択図】    図１
2005061021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層部分を水平にならし掘削して、その上に高剛性の上盤を配設して、前記上盤と該上盤下部の堆積層とを貫通して支持地盤に達するアンカー部材を設け、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張することで堆積層に圧縮力を作用させて堆積層の強度増加を図り地盤を補強する構成としたことを特徴とする地盤補強工法。
【請求項２】
表層部分を水平にならし掘削して、その上に多層の盛土層と、各盛土層間に介装され、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな網状又は格子状の補強材と、最上の盛土層上に高剛性の上盤を配設して補強土躯体を造成後に、該上盤と前記補強材と前記盛土層と、該盛土層下部の堆積層を貫通して支持地盤に達するアンカー部材を設け、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張することで、前記盛土層だけでなく、前記堆積層にも圧縮力を作用させて補強土擬似躯体を形成し、前記補強土躯体よりも拡大した荷重導入補強土基礎を構成して地盤を補強する構成としたことを特徴とする地盤補強工法。
【請求項３】
表層部分から支持地盤に至るまで掘削して、該支持地盤を段切りして平面部を造成すると共に、該平面部に埋め戻し土或いは良質土を転圧しながら積層して、その上に多層の盛土層と、各盛土層間に介装され、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな網状又は格子状の補強材と、最上の盛土層上に高剛性の上盤を配設して補強土躯体を造成後に、該上盤と前記補強材と前記盛土層と、該盛土層下部の転圧積層部を貫通して支持地盤に達するアンカー部材を設け、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張することで、前記盛土層だけでなく、前記転圧積層部にも圧縮力を作用させて補強土擬似躯体を形成し、前記補強土躯体よりも拡大した荷重導入補強土基礎を構成して地盤を補強する構成としたことを特徴とする地盤補強工法。
【請求項４】
前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張する際に、中空円筒状の内金具とケーシング金具との間にゴム状弾性体層が挟設された構造のせん断ゴムばね材を加圧手段とする締着部材を介して緊張する構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の地盤補強工法。
【請求項５】
前記締着部材が、前記加圧手段に加えてさらに、第二のナット部材と該第二のナット部材を締付け方向に付勢するゼンマイばね材とを備える緩み防止手段を有していることを特徴とする請求項４に記載の地盤補強工法。
【請求項６】
前記第二のナット部材外縁部にウォームホイールを成形し、該ウォームホイールに係合するウォームを配設すると共に、前記第二のナット部材を締付け方向に前記ウォームを回転させるように付勢する構成としていることを特徴とする請求項５に記載の地盤補強工法。
【請求項７】
請求項４に記載のせん断ゴムばね材を加圧手段とする締着部材に替えて、バネ鋼製の波板からなる締着部材を介して緊張する構成としたことを特徴とする地盤補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自然地山を改良あるいは補強する工法に関し、特に、アンカー部材を打ち込むとともに緊張する構成とした地盤補強工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤を改良したり補強する際には、不良土を除去して良質な土と入れ替える置換工法や、固化材を用いて地盤改良を行う強制地盤攪拌改良工法や、薬剤を注入することで地盤改良を行う地盤注入工法や、地盤の上に盛土を形成し予め地盤に加わる全圧力を増加させて基礎地盤の圧密沈下を促進させると共に強度増加を図るプレローディング工法等が採用されている。
【０００３】
前記置換工法では、不良土を除去して処分する作業が必要であり、前記強制地盤攪拌改良工法ではセメント系固化材等の重金属類を地盤に混入することになり土壌汚染等の不安がある。また、前記地盤注入工法では注入する薬液による公害等の不安がある。さらに、前記プレローディング工法では、地盤上に盛土で載苛した後で一定期間放置しておき、その後盛土を撤去し除荷することが必要であり、盛土材の搬出、撤去手間がかかっており、また、施工期間が長くなっている。
【０００４】
そのために多層の盛土層を転圧しながら積層して、アンカーにより盛土層全体を圧縮することで、橋台や橋脚などの上部構造物を支持するための基礎構築体を形成する工法が公開されている。（例えば、特許文献１参照）
上記の特許文献１に記載の基礎構築体は、鋼板等からなる高剛性の基礎支持体上に、一定厚さの盛土層を複数積み重ねて、各盛土層間に、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな補強材を介装した基礎構築体であり、さらには、多層の盛土層と補強材とを貫通する複数本のアンカーを装着して、締め上げて、各盛土層と補強材とを一体化した構成である。
【０００５】
さらには、盛土層を締付けて構成される基礎構築体に、アンカー頂部に緩み止め機構を装着して、常に一定のプレストレスを継続的に維持するように構成した補強土構造物も既に公開されている。（例えば、特許文献２参照）
また、アンカーなどの補強棒材に一定の緊張力を付与し、緩みを阻止するために、皿ばねを多数積層した構成の締着装置も公開されている。（例えば、特許文献３参照）
【特許文献１】特許第２５９７１１６号公報（第１−５頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−１４６７９３号公報（第１−１２頁、第１図）
【特許文献３】特開２００２−３３９３５６号公報（第１−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらコンクリートやセメント系固化材を用いた地盤改良工法では、軟弱な地盤を掘り返して、固化材を添加して締め固める作業が必要であり、また硬化する期間工期が長くなり、大型の施工重機が必要であると共に、工事が長期化し大変である。
【０００７】
一方、特許文献１に記載の補強土を使用した基礎構築体は、高剛性の基礎支持体と、天板となる高剛性の床版との間に積層した盛土層を、上下から締付けてプレストレスを加える構成であって、各盛土層間に敷設した補強材自身に引張プレストレスが導入される。その結果前記プレストレスにより、積層された盛土層全体が高い剛性と強度を保持し一体化された基礎構築体を構成している。
【０００８】
しかし、高剛性の基礎支持体上に、盛土層を積層していく構成であって、堅固な岩盤を基礎支持体とする場合には、前記岩盤が露出するまで掘削する必要があり、さらに、傾斜面に盛土層を構築する図１０に示す場合では、鉛直方向のアンカー部材６に加えて、傾斜面に略直交する斜め方向のアンカー部材６Ｃを設ける必要がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の補強土構造物は、常に一定の緊張力（プレストレス）を付与するために、複雑な緩み止め機構を必要としている。
【００１０】
本発明の目的は、プレローディング工法と補強土工法とのそれぞれの特徴を併せ持つと共に、さらに工事の規模が小さくまた短い工期で容易に地盤を補強することができる地盤補強工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、表層部分を水平にならし掘削して、その上に高剛性の上盤を配設して、前記上盤と該上盤下部の堆積層とを貫通して支持地盤に達するアンカー部材を設け、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張することで堆積層に圧縮力を作用させて堆積層の強度増加を図り地盤を補強する構成としたことを特徴としている。
【００１２】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、水平にならし掘削した表層部に上盤を設置してアンカー部材を打ち込み締め上げるだけで、上盤下部の堆積層を補強土擬似躯体とすることができ、地盤を補強することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、表層部分を水平にならし掘削して、その上に多層の盛土層と、各盛土層間に介装され、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな網状又は格子状の補強材と、最上の盛土層上に高剛性の上盤を配設して補強土躯体を造成後に、該上盤と前記補強材と前記盛土層と、該盛土層下部の堆積層を貫通して支持地盤に達するアンカー部材を設け、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張することで、前記盛土層だけでなく、前記堆積層にも圧縮力を作用させて補強土擬似躯体を形成し、前記補強土躯体よりも拡大した荷重導入補強土基礎を構成して地盤を補強する構成としたことを特徴としている。
【００１４】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、水平にならし掘削した表層部に多層の盛土層を形成して、上盤を載置すると共にアンカー部材を堆積層を貫通して支持地盤にまで打ち込むことで、荷重導入補強土基礎を構築する際に、打ち込んだ堆積層までをも一体の補強土基礎とすることで見かけ上大型の基礎地盤を構築することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、表層部分から支持地盤に至るまで掘削して、該支持地盤を段切りして平面部を造成すると共に、該平面部に埋め戻し土或いは良質土を転圧しながら積層して、その上に多層の盛土層と、各盛土層間に介装され、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな網状又は格子状の補強材と、最上の盛土層上に高剛性の上盤を配設して補強土躯体を造成後に、該上盤と前記補強材と前記盛土層と、該盛土層下部の転圧積層部を貫通して支持地盤に達するアンカー部材を設け、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張することで、前記盛土層だけでなく、前記転圧積層部にも圧縮力を作用させて補強土擬似躯体を形成し、前記補強土躯体よりも拡大した荷重導入補強土基礎を構成して地盤を補強する構成としたことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、支持地盤の傾斜した自然地山等においても有効な荷重導入補強土基礎とすることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、前記アンカー部材上端部に形成されたネジ部に第一のナット部材を螺合させ、前記アンカー部材を締め上げて緊張する際に、中空円筒状の内金具とケーシング金具との間にゴム状弾性体層が挟設された構造のせん断ゴムばね材を加圧手段とする締着部材を介して緊張する構成としたことを特徴としている。
【００１８】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、単一部品のせん断ゴムばね材を介してアンカー部材を緊張するだけで、盛土や基礎地盤の沈下やアンカー部材の伸長に追随して一定の緊張力を付与することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、前記締着部材が、前記加圧手段に加えてさらに、第二のナット部材と該第二のナット部材を締付け方向に付勢するゼンマイばね材とを備える緩み防止手段を有していることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、常時一定の緊張力を長期に渡って安定して付与することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、前記第二のナット部材外縁部にウォームホイールを成形し、該ウォームホイールに係合するウォームを配設すると共に、前記第二のナット部材を締付け方向に前記ウォームを回転させるように付勢する構成としていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成を有する請求項６に係る発明によれば、第二のナット部材の緩みをさらに確実に防止することができる。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載のせん断ゴムばね材を加圧手段とする締着部材に替えて、バネ鋼製の波板からなる締着部材を介して緊張する構成としたことを特徴としている。
【００２４】
上記の構成を有する請求項７に係る発明によれば、波板を介してアンカー部材を緊張させるだけで、常に一定の緊張力を付加することができ、さらに緊張力の緩みを防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
上記したように本発明によれば、自然地山の表層部分を水平にならし掘削して、上盤を載置すると共に、アンカー部材を堆積層を貫通して支持地盤に達するまで打ち込むことで、打ち込んだ堆積層を補強土擬似躯体とすることができ、地盤を補強することができる。また、掘削した地盤に盛土層を形成し、荷重導入補強土基礎を構築する際に、打ち込んだ堆積層をも一体の補強土基礎とすることで、見かけ上さらに大型の補強された基礎地盤を構築することができる。
【００２６】
そのために、小規模の土木工事により大型の荷重導入補強土基礎を構築する地盤補強工法ともなり、山間部等の狭隘な地形に適した工法であると共に、環境に優しく低コスト化が達成可能である。
【００２７】
さらには、基礎を構成する補強土と同時に下部の堆積層を締め上げて周囲の土と一体化するので、安定した大型の基礎地盤とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
自然地山を改良あるいは補強する際に、表層部分を水平にならし掘削して上盤を配設して、アンカー部材を支持地盤まで打ち込むかまたは、比較的小さな荷重導入補強土基礎を構成してアンカー部材を支持地盤まで打ち込むことで、容易にまた短期間で施工可能となる地盤補強工法とした。
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明に係る地盤補強工法の第一の実施例について、図１から図８に基づいて説明する。
【００３０】
図１は本発明に係る荷重導入補強土基礎の第一の実施例を示す断面図である。図２は本発明に係る荷重導入補強土基礎の有効性を示す概略説明図である。図３は法面すべりを防止する実施例を示す概略説明図であり、（ａ）は荷重導入補強土基礎による地盤補強工法を示し、（ｂ）は上盤とアンカー部材による地盤補強工法を示している。図４には河川流路に本発明に係る荷重導入補強土基礎を配置した例を示しており、（ａ）は透過型堰堤を示し、（ｂ）は導流堤を示す。図５は従来の工法による補強土基礎を示す断面図である。図６は締着部材と緩み防止手段とを備えるアンカー部材の上端部構成を示す断面図であり、図７はウォームギヤを備える第二の緩み防止手段を示す斜視図である。図８は締着部材として波板を備えるアンカー部材の上端部構成を示す概略説明図である。
【００３１】
図５に示すように、従来型の荷重導入補強土基礎１０は地山の堆積層２１に大きな掘削部２０Ｂを設けて構築されており、該掘削部２０Ｂの底ならし施工後に底盤２を設置し、アンカー部材６を装着固定する。次いで基礎を構築していくがこの基礎構築とは、多層の盛土層（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）間に補強材５を敷設して順次転圧しながら突き固めて、盛土層４を構築するものである。さらに、上盤３を設置して該上盤３の上方に突き出たアンカー部材６の上端部に形成されたネジ部にナット部材７を螺合させアンカー部材６を締め上げて、底盤２と上盤３とに挟まれた盛土層４を一体的に圧縮して補強土躯体となし、荷重導入補強土基礎１０を構築している。つまり、従来工法による荷重導入補強土基礎１０は、底盤２と上盤３と盛土層４とを一体的に締め上げた補強土躯体と同等の大きさの基礎体となっている。
【００３２】
さらに詳細に説明すると、上記基礎１０は、鋼板等の高剛性の底盤２に設けられた穿孔穴に、ＰＣ棒鋼からなるアンカー部材６を挿入して装着固定した後、最下層の盛土４ｄを造成して転圧機などで突き固めながら補強材５を敷設し、その上に次の盛土４ｃを造成しさらに突き固め、新たな補強材５を敷設しさらに盛土４ｂ、補強材５、最上段の盛土層４ａを順次積み重ね、最後に高剛性の上盤３を設置して形成したものである。
【００３３】
この時に、補強材５として、摩擦係数及び引張強度が大きいフラット若しくは略フラットな網状又は格子状の補強材（ジオテキスタイルやエキスパンドメタル等）を採用し、厚みの薄い多重の盛土層間に介装しながら、順次所定厚みの基礎１０を形成するまで積み重ねていく構成である。この際、盛土層４として、掘削部２０Ｂから掘削された残土を用いる構成とすると、余分な廃棄物を生じることもなく、また、残土の輸送を行う必要もない。
【００３４】
本発明に係る荷重導入補強土基礎１は図１に示すように、地山の堆積層２１の表層部分のみを掘削して割りと浅い掘削部２０Ａを形成して、底ならし後に、直接に盛土層４を構築するものである。前記掘削部２０Ａに底盤を敷設することなく、そのまま複数の各盛土層を転圧しながら、それぞれの盛土層間に補強材を敷設して積層していき、最上段に上盤３を設置して、最後にアンカー部材６を打ち込む構成である。
【００３５】
アンカー部材６は、上盤３、盛土層４、補強材５、堆積層２１を貫通して支持地盤２２にまで達するアンカー部材であって、地山補強に一般的に採用されているアースアンカーでも、また、下部に螺旋状の突起部を備えたネジ式アースアンカーでもよく、自然地山の土質に応じて選択して採用すればよい。
【００３６】
前記支持地盤２２は荷重導入補強土基礎１を支持することができる程度の強度を備える地盤であって、基礎岩盤であっても、標準貫入試験によるＮ値３０以上の地盤であってもよく、共に十分支持地盤２２としての役割を果すことができる。
【００３７】
前記アンカー部材６として、ボルト・ナット型のアンカー部材を採用することも可能であるが、地盤補強等の土木工事に一般的に採用されるアンカー部材をそのまま採用することで、通常の土木工事により荷重導入補強土基礎を造成することができ好適である。また、前記アンカー部材６の数量は、前記基礎１を形成するのに必要な締め付け力を発揮する程度の本数でよく、特に限定するものではない。
【００３８】
アンカー部材６を堆積層２１の地中深くまで打ち込んだ後で、アンカー部材６の上端部に形成されたネジ部にナット部材７を螺合して締め上げて前記アンカー部材６を締結すると、堆積層２１の地中深く打ち込まれているアンカー部材６は移動せずに、各盛土層が締付けられてプレストレスが付加されると共に、アンカー部材６が打ち込まれている堆積層２１にもプレストレスが付加された状態となる。また、このプレストレスは図中の破線に示すように、前記アンカー部材６が打ち込まれている堆積層２１にまで付加されており、図中の破線で示すように断面台形状に下側に大きく拡大していることが明らかとなった。
【００３９】
これは自然地山の地盤は、砂質土と粘性土が混在あるいは互層状態となっている堆積層２１であるために、圧縮力が付加されても、側方流動せずに、そのまま圧縮されてプレストレス状態となるためである。
【００４０】
基礎に当たる砂質系の堆積土周辺は、元々周囲の地盤から拘束されており、アンカー力により載荷された場合、周辺に土が側方流動することなく、また、躯体下部地盤はプレロード効果により、強度増加と沈下が促進されるため、補強材が配置されなくても基礎として安定している。前記基礎の安定とは、滑動・転倒・支持力に対して安定しているということである。
【００４１】
そのために、砂質土と粘性土とが混在している堆積層を備える自然地山では、表層部分を水平にならし掘削して補強土基礎を構築し、アンカー部材を堆積層深く打ち込むことで、構築した補強土基礎を地下に延設した大きさに拡大した補強土擬似躯体を形成することが可能になる。つまり、本発明に係る荷重導入補強土基礎は、多層の盛土層と上盤とから構成される補強土躯体の大きさ以上に拡大された基礎地盤を構成することになる。
【００４２】
この時に、図中の実線に示すように、アンカー部材６として、堆積層２１を貫通して支持地盤２２にまで打ち込まれたアンカー部材６Ａとしても、また、堆積層２１が深くて強固な場合には、該堆積層２１内に深く打ち込むアンカー部材６Ｂ（想像線で示す）としてもよい。これは、堆積層２１が厚くて深い地盤の場合には、該堆積層２１内のみにアンカー部材６Ｂを設置すればよく、堆積層２１が比較的薄く支持地盤２２が地表近くにある場合には支持地盤２２まで打ち込むことで、アンカー部材６Ａの設置強度をさらに増加することができる。アンカー部材６Ａを支持地盤２２まで打ち込んだ状態でも、荷重導入補強土基礎１と支持地盤２２間にある堆積層２１にはプレストレスが付加された拡大化した補強土基礎地盤（図中の破線に示す範囲）が形成されている。
【００４３】
つまり、プレストレスが付加された荷重導入補強土基礎は、図２に示すように、補強土躯体としての大きさが擬似躯体１ａでその荷重がＨａであっても、プレストレス状態であるので該擬似躯体１ａの上部に荷重Ｈｂの土換算荷重高さ１ｂを配設したことに相当する状態となり、堆積層中にＨａ＋Ｈｂに相当するプレローディング荷重が付加された見かけ上の地盤改良ゾーン１ｃを形成していることになる。そのために、荷重導入補強土基礎としては図中に示すＨａ＋Ｈｂ＋Ｈｃに相当する荷重を有する補強土擬似躯体１ａ＋１ｂ＋１ｃに拡大された基礎を構成すると共に、該基礎の周囲の土に受動土圧を発生させ、その見かけ荷重は補強土躯体自重の数倍となり、前記擬似躯体１ａの自重以上のすべり抑止力を発揮する。
【００４４】
そのために、図３（ａ）に示すように本発明に係る荷重導入補強土基礎１を、法面すべりを抑止する盛土工法に適用すると好適である。特に長大法面の下部にあたる法尻に設置される荷重導入補強土基礎１Ａは、上記のように自重以上のすべり抑止力を発揮するために、構築する荷重導入補強土基礎１Ａが比較的小型であっても大型の補強土擬似躯体からなる大きな基礎を構築していることになり、プレストレスの効果を最大に発揮して長大すべりＳ１を防止すると共に地すべり２３に対する補強擁壁として好適である。
【００４５】
また、前記法尻に設置する荷重導入補強土基礎１Ａの上部に別の荷重導入補強土基礎１Ｂを設置して、順次滑りを分断するようにし、分断すべりＳ２を防止する構成とすることもできる。この分断すべりＳ２はすべりの方向が構築体に水平となり、躯体抵抗力が大きくなって、すべり抑止力に大きな効果がある。つまり、この荷重導入補強土基礎１Ｂは、傾斜面部の堆積層の補強と土石流２４の防止機能を備えている。
【００４６】
さらには、法面の任意の位置の表層部分を水平にならし掘削した後で、地表に突出しない程度の小型の荷重導入補強土基礎１Ｃを設置して、斜面部分の地盤を補強する補強土基礎とすることも有効である。
【００４７】
さらには、図３（ｂ）に示すように、表層部分を水平にならし掘削したあとで上盤３を配設して、アンカー部材６を支持地盤２２まで打ち込んで締め付けるだけで、堆積層２１に圧縮力を作用させて、図中の破線で示す範囲の補強土擬似躯体を形成することになり、この簡単な構成でも自然地山の地盤を補強する工法となりえるものである。
【００４８】
以上説明したように、自然地山の堆積層に鉛直方向の圧力を付与すると、堆積層内部の周囲の土に受動土圧が付加されて、地盤強度が増大する。これは、自然地山の地盤が砂質土と粘性土とが混在した堆積層からなっており、プレストレスをかけても側方流動を起こし難いからである。また、その地盤強度が増加する範囲は、押圧する上盤の面積だけに留まらずに、断面台形状に下部に行くほど拡大して広範囲に広がっており、自然地山の地盤補強に最適である。
【００４９】
また、プレストレスをかける前に、鉄筋類挿入による補強工法等の従来の自然地山の補強工法を施工して組み合わせ工法とすると、さらに地盤の補強効果を増加させることができる。
【００５０】
本発明に係る地盤補強工法では、地盤の表層部分を水平にならし掘削するだけなので、掘削する土量が少なくてよい。そのために、工事規模を小さくすることができる。さらに、底盤を使用せずに、荷重導入補強土基礎造成後にアンカー部材を打ち込んで締め上げる工程であるので、従来の補強土基礎工法ように、底盤を設置してアンカー部材を装着した後に、盛土転圧と補強材敷設とを繰り返し作業していく必要もなく、工程が簡単になると共に工期も短縮でき、安価な地盤補強工法となる。
【００５１】
図４には河川流路に本発明に係る荷重導入補強土基礎を配置した例を示しており、（ａ）は透過型堰堤を示し、（ｂ）は導流堤を示す。
【００５２】
図４（ａ）に示す荷重導入補強土基礎１Ｄは、川底を少し掘削して構築した補強土基礎であり、流域の上流から下流に向かって順に互い違いに複数個配列した構成であり、流れる土砂は堆積せず通過し、水の流れエネルギーは複数の前記基礎に衝突する際に吸収されて減衰するように構成したものである。そのために、図中の矢印は、元の流れエネルギー３０がこの透過型堰堤を通過すると、流れエネルギー３１にまで減衰することを示している。
【００５３】
また、前記荷重導入補強土基礎１Ｄはそれぞれが、小規模の構築物構成であって、川幅全体に渡って構築する不透過型堰堤に比べてはるかに小規模な土木工事でよい。また、掘削する土量も少量であるので、環境に対する悪影響もない。
【００５４】
図４（ｂ）に示す荷重導入補強土基礎１Ｅは川の流れを蛇行させて緩やかな流れとする導流堤であって、川の両側に互い違いに複数配設した例である。この配置例では、水流が順にそれぞれの基礎に衝突して、流れを偏向して蛇行するようになる。そのために、図中の矢印は、元の流れエネルギー３２がこの導流堤を通過すると、流れエネルギー３３にまで減衰することを示している。
【００５５】
また、自然地山の地盤補強工法や河川流路における堰堤構築の際に、アンカー部材６を締付ける時に、図６に示すように、緊張力を付与すると共に緩みを阻止する締着部材８を配設する構成とすれば、所定の締付け力を付加することができ、さらには締付け力の緩みを防止することができる。
【００５６】
アンカー部材６により盛土に鉛直方向にプレロードを加えて塑性ひずみを進行させ、供用時の残留沈下を抑制する。次にプレロードの一部を除荷しプレストレス状態にすることによって盛土内の拘束圧を高い値に維持し、供用時でのせん断抵抗力と剛性を飛躍的に増加させることができる。
【００５７】
そのために、プレストレス状態を維持する構成とすることで、地震等の繰り返し荷重が付加されても、曲げ変形を抑制して盛土の鉛直拘束力を維持することで、一体的な補強土擬似躯体を維持することができる。
【００５８】
図６（ａ）に示す締着部材８は、アンカー部材６が挿通自在な円形の開口部８０Ａを中央に備える設置台８０に、前記開口部８０Ａを塞ぐようにせん断ゴムばね材Ｅを配設した構成である。つまり、上盤３から突き出した状態のアンカー部材６に、下側が開放した溝型台状の設置台８０を被せるように止めネジ８０ａで固設して、前記開口部８０Ａ上にアンカー部材６を挿通して前記せん断ゴムばね材Ｅを配設した構成としている。
【００５９】
前記せん断ゴムばね材Ｅは、中空円筒状の内金具８１とケーシング金具８２との間に、円環状のゴム状弾性体層８３を挟設した構成であり、これらの界面は加硫接着等の方法で強固に接着されている。そのために、円筒軸方向には前記ゴム状弾性体層８３を介して、内金具８１とケーシング金具８２とが変位自在な構成である。
【００６０】
設置台８０の上端中央部に設けられた円形の開口部８０Ａに前記せん断ゴムばね材Ｅを設置する。この時に前記開口部８０Ａの周縁に突出部８０Ｂを設け、該突出部８０Ｂに前記ケーシング金具８２の下端部を外嵌するように載置する構成とすると、設置位置が規制されて好適である。前記せん断ゴムばね材Ｅを設置後に、前記アンカー部材６上端部のネジ部６ａに第一のナット部材７を螺合させてワッシャ９を介して内金具８１の上端を押下していくと、内金具８１が押圧されながらゴム状弾性体層８３が弾性変形し、図中の実線に示すように８１Ａ位置まで押下される。
【００６１】
前記ゴム状弾性体層８３の弾性変形量に相当する緊張力が前記アンカー部材６に付加された状態となり、さらに、盛土や基礎地盤の沈下やアンカー部材の伸長に追随して弾性変形しながら所定の緊張力を付与する構成である。つまり、せん断ゴムばね材Ｅは、設置台８０と第一のナット部材７とで、アンカー部材６に緊張力を付与する加圧手段を構成している。
【００６２】
上記緊張力の程度としてその一例を示すと、前記ゴム状弾性体層８３の厚みＴが４０ｍｍで長さＨが４５０ｍｍの場合に、内金具８１を６０ｍｍ押下してゴム状弾性体の伸びが６０ｍｍの場合で約６００ｋＮ（約６０トン）、内金具８１を１００ｍｍ押下してゴム状弾性体の伸びが１００ｍｍの場合で約１０００ｋＮ（約１００トン）の緊張力が得られている。
【００６３】
そのために、ゴム状弾性体の伸びを６０〜１００ｍｍの範囲でアンカー部材６の緊張力を付与する構成としておけば、アンカー部材一箇所に常に６００ｋＮ以上の緊張力を付加している状態を維持することができる。
【００６４】
また、この時に、前記加圧手段に加えてさらに、第二のナット部材８４とゼンマイばね材８５と支持体８６とを備える緩み防止手段Ｆを備える構成の締着部材８とすれば、締付け力の緩みをさらに防止することができ好適である。
【００６５】
前記第二のナット部材８４と半径方向にわずかに間隔をあけて円環状で内側に凹部を設けた支持体８６を、複数本の止めネジ８６ａにより上盤３に固着する構成であり、前記凹部にゼンマイばね材８５を収容可能にしている。
【００６６】
前記ゼンマイばね材８５の両端の一方を第二のナット部材８４に止着し、他方を支持体８６に止着すると共に、ゼンマイばね材８５の付勢力が第二のナット部材８４を締める方向に向かうように設定している。
【００６７】
そのために、前記せん断ゴムばね材Ｅを締付けて固定した後で、アンカー部材６の第二ネジ部６ｂに装着している第二のナット部材８４を回転し上盤３に固着する。その後で、ゼンマイばね材８５を締めた状態で支持体８６を止めネジ８６ａで上盤３に固定すると、前記第二のナット部材８４が締付けられる方向に前記ゼンマイばね材８５の付勢力が作用する構成とすることができる。
【００６８】
上記の構成にしておけば、補強土基礎体を構成する上盤３とアンカー部材６とを締結する第二のナット部材８４が常に締付けられる方向に付勢されている構成となるので、前記のせん断ゴムばね材Ｅの加圧力をアンカー部材６と上盤３に確実に、さらに長期に渡って安定して付与することができる。また、ゼンマイばね材８５の上面を覆うカバー部材８７を配設することで、前記ゼンマイばね材８５部に異物等が混入するのを防止することができる。
【００６９】
前記せん断ゴムばね材Ｅを図６（ｂ）に示すように、内金具８１とケーシング金具８２とを上下にずらして段違い型に成形した形状（図中の想像線に示す）とし、ケーシング金具８２を設置台８０Ｃに載置する構成とすれば、第一のナット部材７によりワッシャ９を介して内金具８１の上端を押下する際に、前記内金具８１の上端面がケーシング金具８２の上端面と略水平になるまで押圧する（図中の実線に示す）ことで、所定の緊張力を付与する構成とすることができる。
【００７０】
上記の構成では、緊張力の緩みが生じると、前記内金具８１の上端面とケーシング金具８２の上端面との水平状態が破棄されて、内金具８１の上端面が競り上がる方向に変移するので、一目瞭然となり直ちに第一のナット部材７の締め直しすることで、緊張力の再調整を実施することができる。
【００７１】
いずれにしても、単体構成のせん断ゴムばね材Ｅを用いて所定の緊張力を付加する締着部材を構成することができるので、構造が簡単であるだけでなく、操作も楽になる。
【００７２】
上記のせん断ゴムばね材Ｅは、基礎の塑性変形による沈下分（体積減少分）だけゼンマイばね材８５が第二のナット部材８４を回転させて追随してプレストレス状態を維持する構成である。また、密に締め固めた盛土体に外力を与えた場合、盛土体がせん断変形により、体積膨張をおこそうとするが、前記第二のナット部材８４を常にアンカー部材６の引張り方向に回転力を与えているので、逆転をおこさずに補強土基礎の体積膨張を阻止している。
【００７３】
つまり、盛土の高さを一定に保つ機能を備えており、補強土基礎の体積膨張を抑制すると共に、前記第二のナット部材８４を締付け方向に常時付勢しているので、地震や土砂崩落などの衝撃による繰り返し曲げ変形をも抑制することができる。
【００７４】
また、図７に示すように、ゼンマイばね材８５に替えてウォーム８８と第二のナット部材８４Ａの外縁に形成されるウォームホイールとで構成されるウォームギヤを備える第二の緩み防止手段ＦＡを配設する構成としてもよい。
【００７５】
上盤３に固着される設置台８０Ｄに、ブッシュ８８Ａを介して回転自在に装着されるウォーム８８が第二のナット部材８４Ａの外縁に形成されたウォームホイールに噛合うウォームギヤ構成として、ウォーム８８を回動させることで、第二のナット部材８４Ａを回転可能にしたものである。
【００７６】
前記ウォーム８８の一方の軸端にハンドル８９Ａを備える円盤８９を設けた。円盤８９の外縁部に装着されるハンドル８９Ａを回すことで、ウォーム８８を軽く回動させることができる。さらに、円盤８９と設置台８０Ｄ間に第二のゼンマイばね材８５Ａを配設して前記ウォーム８８の回転方向を一方向に付勢するように構成し、第二のナット部材８４Ａが締まる方向に常に付勢しておく構成としておけば、前記と同様に第二のナット部材８４Ａの逆転を防止して、補強土基礎の体積変化に追随し、躯体の強度・剛性を維持することができる。
【００７７】
また、前記第二のゼンマイばね材８５Ａ部にラチェット機能を備えるクラッチ部材を装着して、緩みをさらに抑制する構成とすることもできる。
【００７８】
ただし、第二のゼンマイばね材８５Ａのみで構成した例では、前記補強土基礎の体積変化に追随して回動する前記ハンドル８９Ａの位置により、その変化具合を目視にて確認することができ好適である。
【００７９】
さらに、締着部材８として図８に示す波板８Ａを上盤３の上に載置して、第一のナット部材７を締付ける構成とするだけでも、強力な緊張力が得られて好適である。このような簡単な構成でも、所定の緊張力を付加するだけではなく、締付け力の緩み防止を図ることができる。
【００８０】
前記波板８Ａはバネ鋼製の波板であって、波状の板鋼を締付ける際に生じる弾性反力を補強土の締付け力とする構成である。そのために、バネ性の明確な波板８Ａを前記ナット部材７で締付ける構成としているので、波板８Ａの変形量により、前記ナット部材７の締め付け程度を判定することができ、一定の締付け量とすることができると共に、長期に渡って安定した締付け力を維持することができる。さらに、補強土の変形や流失等により締め付けが緩む場合でも、所定の締め付け力を維持しながら、波板８Ａの弾性範囲内で変形量が変化するので、再度の締め付け時期も明確に判定され好適である。
【００８１】
もちろん前記波板８Ａに替えて、大型の波ワッシャを採用することもできるが、盛土層を押圧する大きな締付け力を得るためには、大きな面積に加工可能なバネ鋼板の波板が好ましい。
【００８２】
アンカー部材６の緩み止め機構として単なる板金部品である波板８Ａを介して締付ける構成としたので、構成の複雑な緩み止め装置を使用せずに簡単にアンカー部材６の緩み止めを行うことができるという効果を有する。
【００８３】
上記のように、自然地山の表層部分のみを水平にならし掘削して、荷重導入補強土基礎１を構築すると、該基礎１の下部地盤である堆積層をも荷重導入補強土基礎状態とする工法であるので、土木工のみにより効率的に作業することができる。また、従来のコンクリートやセメント系固化材を用いた地盤改良工法では、軟弱な地盤を掘り返して、固化材を添加して締め固める作業が必要であり、また硬化する期間工期が長くなり、大型の施工重機が必要であると共に、工事が長期化し大変であるが、本実施例では、補強土基礎構築の全工程を一連の連続工程として短期間に施工することができる。そして、自然地山の表層部分のみを掘削して補強土構築工事を行うので、自然にやさしい工法ともいえ、環境保全にも好適である。
【００８４】
つまり、上記の本発明に係る荷重導入補強土基礎による地盤補強工法は、割に小規模の土木工事により大型の荷重導入補強土基礎を構築する地盤補強工法ともなり、山間部の狭隘な地形でも比較的容易に工事を行うことができる工法であり、工事工程を短くすることができ、工事コストを低く押えることができる。
【実施例２】
【００８５】
次に図９と図１０により第二の実施例について説明する。
【００８６】
図９は本発明に係る荷重導入補強土基礎を利用して地山の斜面部に構造物の基礎を構成した例であり、図１０には従来の荷重導入補強土基礎による構造物の基礎構成を示している。
【００８７】
図９に示す荷重導入補強土基礎１Ｆは、斜面表層の堆積層２１を支持地盤２５に至るまで掘削して、支持地盤２５の上面を段切りして平面部２５ａを造成し、掘削した現地発生土または良質土を埋め戻して転圧し置換層２０Ｃを造成し、その上に補強材５と盛土４を積層して補強土基礎を構築して、上盤３を設置した後で、アンカー部材６を前記支持地盤２５に達するまで打ち込んで、先端をモルタル注入などで固定し、緊張締着した構成である。また、前記上盤３に台座１２を設置し、該台座１２に橋桁１３等を設置することができる。
【００８８】
上記の荷重導入補強土基礎１Ｆは土から構成されているので、軽量な構成であり、傾斜面の山側ではなく傾斜地近くに構築することができ、橋台とした時に、橋桁スパンを短くすることができる。
【００８９】
前記の荷重導入補強土基礎１Ｆは、水平状態の支持地盤上に基礎構築体を構築する構成であるので、特殊な斜面設計も不要であり容易な施工となる。また、図１０に示す従来の斜め状の補助アンカーが不要であり、アンカー緊張力の複合設計計算も不要である。
【００９０】
図１０に示す従来の基礎構成では、支持地盤２５の鉛直方向にアンカー部材６を設置すると共に、傾斜した支持地盤２５に略直交する方向に斜めに打ち込む補助アンカー６Ｃを設けて、荷重導入補強土基礎１１を支持地盤２５に付勢して該基礎の側方移動と沈下を防止する必要があって、アンカー部材６と補助アンカー６Ｃの緊張力を設定することが困難であり、さらにはその施工も困難である。
【００９１】
上記のアンカー部材６と補助アンカー６Ｃを傾斜面２５ｂに対して打ち込み、それぞれの緊張力を作用させる際に、その緊張力に不均衡が生じると、図中の想像線に示すように前記傾斜面２５ｂに沿ってすべりが生じて、側方移動した基礎１１Ａとなり、地盤支持力の低下につながる。
【００９２】
そのために、施工段階において鉛直方向のアンカー部材６と斜め状の補助アンカー６Ｃとの緊張力の不均衡により、側方移動や沈下が生じて所要の支持力が得られない場合には、施工を中止して手戻りとなることがある。
【００９３】
図９に示す本発明に係る荷重導入補強土基礎１Ｆは、設計計算が容易であり、施工中に掘削地盤の地耐力現認もできるので、状況に応じて置換工部分と擬似躯体工部分との高さを変えることができ、設計変更も容易である。また、通常の盛土施工であるので、転圧管理を行うことで通常の土木作業者で作業可能であり、特殊な技能工を必要としない。
【００９４】
本実施例においても、補強土による擬似躯体は表層部分のみの浅い部分だけでよく、ただアンカー部材を支持地盤２５に達するまで打ち込んで、前記擬似躯体と置換層２０Ｃとを同時に緊張することで、補強土擬似躯体下部に断面台形状に下側に大きく拡大した基礎体を構成している。
【００９５】
さらには、掘削残土である現地発生土が不良な場合には、石灰混合改良などにより脱水や改質を図り再利用することができるので、掘削残土を廃棄する必要もなく、また搬送する必要もないことになり、この点からも山間部等の狭隘な地形に適した工法であると共に、環境に優しく低コスト化が達成可能である。
【００９６】
また、多層の盛土層から構成される基礎を貫通して、堆積層の地中深くにまでアンカー部材を打ち込む構成であるので、前記基礎だけではなく、該基礎下部の堆積層をも一体的な荷重導入補強土擬似躯体を形成し、大型の基礎地盤を構築したものと同等の効果を得ることができる。さらには、該基礎躯体にプレストレスを掛ける際に、周囲の土に受動土圧が発生し、地盤強度がさらに向上するので、地盤補強工法として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る荷重導入補強土基礎の第一の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る荷重導入補強土基礎の有効性を示す概略説明図である。
【図３】法面すべりを防止する実施例を示す概略説明図であり、（ａ）は荷重導入補強土基礎による地盤補強工法を示し、（ｂ）は上盤とアンカー部材による地盤補強工法を示す。
【図４】河川流路に本発明に係る荷重導入補強土基礎を配置した例を示しており、（ａ）は透過型堰堤を示し、（ｂ）は導流堤を示す。
【図５】従来の工法による補強土基礎を示す断面図である。
【図６】締着部材と緩み防止手段とを備えるアンカー部材の上端部構成を示す断面図である。
【図７】ウォームギヤを備える第二の緩み防止手段を示す斜視図である。
【図８】締着部材として波板を備えるアンカー部材の上端部構成を示す概略説明図である。
【図９】本発明に係る荷重導入補強土基礎を利用して地山の斜面部に構造物の基礎を構成した第二の実施例を示す断面図である。
【図１０】従来の荷重導入補強土基礎による構造物の基礎構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１  荷重導入補強土基礎
１ａ  （荷重導入）補強土擬似躯体
３  上盤
４  盛土層
５  補強材
６  アンカー部材
８  締着部材
１０  荷重導入補強土基礎（従来の）
２０Ａ  掘削部
２０Ｂ  （従来の深い）掘削部
２１  堆積層
２２  支持地盤
８１  内金具
８２  ケーシング金具
８３  ゴム状弾性体層
８４  第二のナット部材
８４Ａ  第二のナット部材（ウォームホイールを備える）
８８  ウォーム
Ｅ  せん断ゴムばね材（加圧手段）
Ｆ  緩み防止手段
ＦＡ  第二の緩み防止手段
【図１】
2005061021.tif 000003
【図２】
2005061021.tif 000004
【図３】
2005061021.tif 000005
【図４】
2005061021.tif 000006
【図５】
2005061021.tif 000007
【図６】
2005061021.tif 000008
【図７】
2005061021.tif 000009
【図８】
2005061021.tif 000010
【図９】
2005061021.tif 000011
【図１０】
2005061021.tif 000012